用动蠕变试验确定沥青混凝土动态粘弹性参数

首先简要分析了四种常见粘弹性模型及同济大学提出的"四单元五参数"模型等对沥青混凝土的适用性,认为"四单元五参数"模型能较好地模拟沥青混凝土的变形性能,最后以诺丁汉仪动蠕变试验结果求出沥青混凝土动态粘弹性参数.     

用动蠕变试验确定沥青混凝土动态粘弹性参数

首先简要分析了四种常见粘弹性模型及同济大学提出的“四单元五参数”模型等对沥青混凝土的适用性，认为“四单元五参数”模型能较好地模拟沥青混凝土的变形性能，最后以诺丁汉仪动蠕变试验结果求出沥青混凝土动态粘弹性参数。     

车辙动稳定度适用范围及纠偏方法试验研究

车辙试验进行沥青混合料高温稳定性的评价目前已经在世界范围内普遍进行,其可行性已经得到了大量实例验证.但是不同类的沥青混合料车辙试验动稳定度的评价结果准确性存在差异.针对AC-10、 AC-13、 AC-16、 SMA-13、 SMA-16、 SMA-20等6种沥青混合料,采用不同压实荷载成型进行沥青混合料的车辙试验,检验采用动稳定度DS进行沥青混合料高温稳定性判定的准确性、适用范围并提出采用相对变形进行骨架密实类沥青混合料高温稳定性的辅助判定.     

乳化沥青冷再生混合料高温稳定性试验研究

采用车辙试验对乳化沥青冷再生混合料高温稳定性进行全面的研究,结果表明:乳化沥青冷再生混合料和热拌沥青混合料的动稳定度均随着温度的升高而降低,但乳化沥青冷再生混合料的高温稳定性和抵抗永久变形的能力更为突出;随着水泥用量的增加,乳化沥青冷再生混合料的动稳定度得到明显的提升,为保证混合料的整体路用性能建议乳化沥青冷再生混合料水泥掺量取0.5%~1.0%;减少乳化沥青用量可以一定程度上提升混合料的高温稳定性,但会引发混合料出现破碎松散病害,合理的选取其用量是保证乳化沥青冷再生混合料综合路用性能的关键之一;养生时间对乳化沥青冷再生混合料的动稳定度和变形量有很大影响,应保证足够的养生时间以保证混合料良好的路用性能。     

石灰岩在SMA混合料中的使用性研究

采用石灰岩制备SMA沥青混合料,通过室内高温稳定性试验和水稳性试验,分析了混合料的动稳定度指标和水稳性指标;通过沥青混合料疲劳试验对比研究了采用石灰岩所制的SMA-13和AC-13的车辙深度、早期动稳定度和后期动稳定度指标。试验结果表明,石灰岩制备的SMA沥青混合料能够满足高温稳定性和水稳定性要求,其指标优于AC。     

新疆地区沥青混合料动稳定度标准研究

针对新疆地区独特的自然环境和交通特性,以该地区普遍采用的AC型沥青混合料为对象,通过分析车辙影响因素,充分考虑路面温度、交通轴次、结构层剪应力等综合作用,借助室内车辙试验、ABAQUS有限元分析和ALF(Accelerated Load Facility)加速加载试验构建了沥青混合料车辙预估模型。在此基础上,根据新疆地区环境特点和交通特性,确定了新疆地区车辙预估模型参数,实现了新疆地区不同分区的车辙预估,进而结合车辙深度与动稳定度关系模型,提出了用以评价新疆地区沥青混合料高温稳定性的动稳定度标准。该标准可供新疆地区沥青路面设计与施工参考。     

纤维沥青混合料高温稳定性研究

从纤维改善沥青温度稳定性入手,分析了纤维改善混合料高温稳定性的机理,进而研究纤维沥青混合料的高温稳定性。通过锥入剪切试验,用纤维沥青"剪切强度-温度敏感性系数"的概念评价纤维沥青的温度敏感性,发现纤维沥青的温度敏感性低,温度稳定性好。混合料车辙试验证明纤维明显提高了混合料的高温稳定性,研究发现只采用动稳定度作为指标具有局限性,建议同时采用"车辙变形的时间累积"这个指标综合评价混合料的高温稳定性。     

纤维沥青混合料性能试验分析

通过对纤维沥青混合料的水稳定性试验、高温稳定性、低温抗裂性和疲劳性能试验全面研究纤维沥青混合料的性能。结果发现:纤维和沥青的粘附性很好,掺纤维后沥青混合料水稳定性也得到了提高,但应注意控制混合料的空隙率;纤维使混合料高温稳定性增强,动稳定度明显提高;建议在车辙试验采用动稳定度为指标时,剔除部分虚假试验结果,正确评价混合料高温稳定性。同时,验证了纤维对混合料低温抗裂性和疲劳寿命都有提高作用,而且聚合物纤维对混合料各方面性能改善作用都较明显,木质素纤维对混合料水稳性改善明显。     

基于加速加载试验的青川岩沥青改善沥青混合料高温稳定性评价

为评价青川岩沥青对沥青混合料高温性能的改善效果,分别制备了70-A道路石油沥青、SBS改性沥青、青川岩沥青改性沥青和青川岩沥青与SBS复合改性沥青四种胶结料的沥青混合料,以1/3比例尺加速加载试验设备为基础试验平台,对"AC-10+AC-16"双层沥青混合料复合车辙试件进行高温稳定性试验,并与常规车辙试验结果进行了对比。结果表明:基质沥青经青川岩沥青改性后,其沥青混合料动稳定度约增加40%,高温稳定性得到较大程度的改善,SBS改性沥青经青川岩沥青改性后,其沥青混合料动稳定度增加5%～10%,高温稳定性改善效果不明显。不同类型沥青胶结料对沥青混合料高温稳定性贡献优劣顺序为:青川岩沥青与SBS复合改性沥青,SBS改性沥青,青川岩沥青改性沥青,道路石油沥青70-A。经青川岩沥青改性后其沥青混合料用作上面层,抗车辙性能较其作为下面层更为显著; 1/3比例尺加速加载全厚度车辙试验车辙随时间的过程曲线与等厚度常规车辙试验基本一致,加速加载试验能更准确表征沥青混合料或路面高温抗车辙性能及其性能衰减规律。     

外掺纤维沥青混合料的高温稳定性研究

纤维沥青也是改性沥青的一种。通过车辙试验,以动稳定度为指标来评价沥青混合料的高温稳定性。研究表明,外掺纤维沥青混合料在最佳油石比下具有很好的高温稳定性,而素沥青混合料在最佳油石比下纤维的介入同样可以改善其高温性能。     

沥青混合料骨架稳态参数及模型

为明确沥青混合料粗集料的骨架特征参数与路用性能之间的相关性，基于优化的分级掺配设计方法设计3种骨架密实型沥青混合料，采用数字图像处理技术观察混合料粗集料骨架特征参数转变的全过程，结合路用性能试验建立基于骨架特征参数的动稳定度估算模型，研究骨架参数的合理范围。研究结果表明：采用简化的分级掺配设计方法可以得到3种不同骨架特征的沥青混合料；混合料的空隙率和矿料间隙率VMA随着粗集料分级掺配次数的增加而降低，稳定度和动稳定度指标则随着掺配次数的增加而增加；混合料密度和有效沥青饱和度VFA最大值出现在二级掺配混合料中，采用间断级配有利于增加混合料的密度；随着掺配次数的增加，混合料粗集料接触点数量先增多后减少，但集料长轴水平倾角呈减小趋势；成型后混合料粗集料长轴初始倾角越小，混合料的动稳定度越高；试验数据暗示了沥青混合料存在一个粗集料骨架初始接触点数与初始倾角的合理范围，使混合料在一定的压实功下能够形成稳定的骨架嵌挤结构；混合料的粗集料接触点不宜过多，级配设计时应将粗集料接触点的数量控制在一个合理范围内；建立的沥青混合料动稳定度估算模型可分辨出粗集料接触点、倾角和沥青种类对混合料动稳定度的影响，但仅适用于有显著骨架特征的混合料。     

沥青混合料动态模量Hirsch预测模型的验证研究

动态模量可以描述沥青混合料对温度和荷载频率的敏感性,从而可以客观地反映沥青混合料在路面结构中的行为特性。本文对SMA 13、Superpave 20、Superpave 25和ATB 25等4种沥青混合料分别进行了不同温度和荷载频率下的动态模量试验,并利用DSR对混合料中所用的两种沥青胶结料(普通70号沥青和SBS改性沥青)进行对应温度和荷载频率下的动态剪切模量试验,利用试验结果对动态模量Hirsch预测模型进行了验证研究。研究结果表明利用Hirsch模型预测动态模量的精度较好,只是在高温和低荷载频率时预测偏差较大。     

SBS改性沥青热储存稳定性评价

采用8种成品SBS改性沥青,根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ 052-2000)中T0661的方法,分别对其进行热储存离析试验;并且采用AR-2000型动态剪切流变仪对不同品牌的成品SBS改性沥青及热储存离析试验上、下部试样进行动态剪切试验,以获取SBS改性沥青动态力学温度谱。试验表明,仅以离析试验上下部软化点差值小于2.5℃来评价SBS改性沥青储存稳定性是不全面的,SBS改性沥青在储存中会产生软化点的升高或衰减,这些同样会导致沥青的使用性能的不稳定性。在温度扫描下损耗因子tanδ是否出现平台区,即是否形成空间网络结构与SBS改性沥青的储存动力稳定性的好坏没有必然的联系。     

沥青混合料高温稳定性评价指标的试验研究

通过大量的室内试验,对沥青混合料高温性能的4种评价指标(动稳定度、车辙试验相对变形、单轴蠕变试验劲度模量、Superpave混合料最大次数下的残余空隙率)进行了比较分析。研究表明,采用不同评价指标来评价沥青混合料的高温性能,其基本规律是一致的;车辙试验的相对变形指标比较直观、准确;单轴蠕变试验与SHRP Superpave混合料高温性能的评价方法较为接近。车辙动稳定度指标有一定的局限性,建议采用其他3项指标来评价沥青混合料的高温性能。     

集料含泥量对沥青混合料路用性能影响的试验分析

集料含泥量对沥青混合料的路用性能有很大影响。含泥量过大影响沥青混合料的高温稳定性和水稳定性,影响集料与沥青的粘结强度。通过试验,研究集料含泥量对集料与沥青粘附性的影响、含泥量对混合料高温稳定性和水稳定性的影响,分析含泥量对混合料路用性能影响的机理,提出控制集料含泥量的技术措施。     

动荷载作用下的沥青混合料间接拉伸试验参数研究

基于动态测定方法确定的沥青混合料的参数能真实反映沥青混合料对运动车辆荷载的响应,正确表现沥青混合料本身的粘弹性性质的优点。利用英国多功能气动沥青材料试验机Cooper NU-14测定了6种沥青混合料在5、10、15和20℃时的动态间接拉伸试验参数,用二次多项式对试验结果进行了拟合,重点分析了试验温度对动态间接拉伸试验参数的影响。结果表明,6种沥青混合料动态间接拉伸劲度模量值均在一定范围内,而试验荷载、劲度模量与温度回归方程的相关系数均达到0．9812以上,试验荷载与劲度模量回归方程的相关系数均达到0．9986以上。     

沥青混合料高温稳定性组合式车辙试验评价

采用改进的ACl3＋AC20双层组合式车辙试验方法,对沥青混合料组合式结构高温条件下永久变形规律进行了观测,并同现行单层车辙试验方法下的ACl3、AC20车辙板变形规律进行了比较和分析。结果表明：组合式车辙板的永久变形要小于同等条件下单层板的变形;其动稳定度介于AC20与ACl3两者其间;组合式车辙试验不仅反映了混合料材料特性,而且反映了混合料组合层的结构特性。     

沥青混合料动态黏弹性的分数阶微分本构模型

为准确描述沥青混合料的动态黏弹性力学行为,在分数阶微分Zener模型(FDZ模型)的基础上,提出了一种改进的分数阶微分Zener模型(mFDZ模型),给出了频域内动态模量、存储模量、损耗模量和损耗正切等动态黏弹性能表达式,它们满足Kronig-kramers关系。mFDZ模型参数通过两步确定,一是结合不同温度和加载频率下沥青混合料的复模量试验结果,通过Wicket图给出了mFDZ模型中与温度无关的模型参数,二是利用时间-温度等效原理与WLF方程确定了与温度相关的模型参数,同时得到了沥青混合料动态黏弹性能主曲线。将mFDZ模型与FDZ模型和Sigmoid函数经验模型进行比较,结果表明:传统Sigmoid函数经验模型和FDZ模型只能描述具有对称性的动态黏弹特性,而mFDZ模型能够准确描述沥青混合料的动态黏弹性能的非对称特性,且模型与试验结果吻合良好,克服了传统Sigmoid函数经验模型和FDZ模型的不足,为沥青混合料动态黏弹性力学行为的本构描述提供了新的思路与参考。     

采用GTM方法设计的沥青混合料高温稳定性研究

针对现行的马歇尔方法不能设计出理想的沥青混合料这一问题,本文利用旋转试验机对5种不同的沥青混合料进行了优化,并对这5种不同级配类型、不同沥青用量所组成的沥青混合料进行车辙试验,分析了不同级配类型沥青混合料的车辙发展规律,以及沥青混合料动稳定度同密度和空隙率等之间的关系。试验结果表明:级配、体积参数等对沥青混合料的高温稳定性有重要影响。